本发明涉及大气环境pm2.5和pm10监测领域，尤其涉及一种大气颗粒物单采样通道双参数监测仪和监测方法。
背景技术：
pm2.5又称细颗粒物、细粒、细颗粒，指空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。pm10又称可吸入颗粒物，指空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物。
pm2.5浓度的常用测量方法有：重量法、β射线吸收法、微量振荡天平法，截至目前，由于任何测量都有误差，所以实际上没有一种仪器设备能够准确无误地测定大气中的pm2.5质量浓度。像震荡天平法、β射线法和大流量或是中流量滤膜法都只能有条件地用于大气pm2.5质量浓度监测，因此在仪器方面还需要多加改进。
pm10浓度常用测量方法有：重量法、微量震荡天平法、β射线仪法、激光散射法。目前，我国的大多数环保基站采用的大多数是beta射线法。
光散射测量法是光学传感器测量颗粒物经过880nm波长的光路时产生的散射光，光学传感器的响应和颗粒物的浓度成线性关系，可以连续计算秒级的散射光通量从而获得颗粒物浓度值。随后，颗粒物会沉积在玻璃纤维滤带上。
基于补偿法的β射线法是用补偿机构代替差分机构的测量方法，克服了差分法的不足，将一定流量的大气作为试样气体连续地吸入采样管内，在设置于该采样管下游测得收集区域用过滤带等的捕集装置连续的捕集前述试样气体中的pm，对所捕集的pm用β射线源(通常为c14放射源)照射β射线，由于c14放射源放射出的β射线射到pm上时，β射线会被pm吸收从而导致β射线强度衰减，衰减后的β射线强度与pm相对密度呈对应关系，因此当c14放射源放射出的β射线能量恒定时，利用检测器透过pm的β射线强度，最终实现用β射线吸收方式测定捕集到的pm的浓度。
专业环境监测需要同时给出pm2.5和pm10的浓度值，目前使用较多的是两个采样通道的双通道检测仪，或者两个设备测量两种颗粒物浓度。在实际测量中会出现pm2.5的1小时平均质量浓度高于的pm10情况，造成"pm2.5和pm10倒挂"。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种大气颗粒物单采样通道双参数监测仪，实现单一设备和单一样气通道同时监测两种颗粒物浓度，以解决"pm2.5和pm10倒挂"问题。
本发明的目的还在于提供一种大气颗粒物单通道双浓度监测方法，实现单一设备和单一样气通道同时监测两种颗粒物浓度，以解决"pm2.5和pm10倒挂"问题。
为此，本发明一方面提供了一种大气颗粒物单采样通道双参数监测仪，包括样气通道、在所述样气通道上依次设置的光散射测量模块和beta射线测量模块、以及数据处理单元，其中所述光散射测量模块用于采用光散射法测量pm10和pm2.5的比值，所述beta测量模块用于采用beta射线法测量pm10的浓度，数据处理单元用于根据所述光散射测量模块提供的比值和所述beta测量模块测得的pm10浓度计算pm2.5的浓度。
进一步地，在所述beta测量模块下一次测出pm10浓度的测量周期内，所述数据处理单元对所述光散射模块测得的实时比值进行修正，并且将修正后的比值用于所述pm2.5的浓度计算。
根据本发明的另一方面，提供了一种大气颗粒物单采样通道双参数监测仪，包括样气通道、在所述样气通道上依次设置的光散射测量模块、beta射线测量模块、以及数据处理单元，其中所述光散射测量模块用于采用光散射法测量pm10和pm2.5的比值，所述beta测量模块用于采用beta射线法测量pm2.5的浓度，所述数据处理单元用于根据所述光散射测量模块提供的比值和所述beta测量模块测得的pm2.5浓度计算pm10的浓度。
进一步地，在所述beta测量模块下一次测出pm2.5浓度的测量周期内，所述数据处理单元用于对所述光散射模块测得的实时比值进行修正，并且将修正后的比值用于所述pm10的浓度计算。
本发明还提供了一种大气颗粒物单采样通道双参数监测方法，包括以下步骤：在同一样气通道中先通过光散射法测量pm2.5和pm10的实时比值，然后通过beta射线法测量pm10和pm2.5二者之一的浓度；在beta射线法测量pm10或pm2.5浓度的一个测量周期内，对所述实时比值修正，并且将修正后的比值用于所述pm2.5或pm10的浓度计算；根据修正后的比值以及已测得的pm10和pm2.5二者之一的浓度，计算pm10和pm2.5二者中另一个的浓度。
本发明使用一种设备一个样气通道测两种粒径浓度，高度结合beta方法及光散射方法优点，实现产品低成本、测量精度高和结果可靠的综合要求，有效避免pm2.5和pm10倒挂。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的大气颗粒物单采样通道双参数监测仪的结构示意图；
图2示出了根据本发明的大气颗粒物单通道双浓度检测仪的光散射模块的结构示意图；以及
图3示出了根据本发明的大气颗粒物单通道双浓度监测方法的原理示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明结合beta射线方法及光散射方法，采用单一样气通道和同一台设备，同时监测环境空气中监测颗粒物的两种浓度即pm2.5和pm10的浓度，达到国标方法监测标准，避免了pm2.5和pm10倒挂，具有两种方法的优点。
本监测仪主要应用于城市功能区、工业企业厂界、施工场界和社会生活扬尘监测领域中，监测扬尘浓度，产品面向环保监测部门，高污染企业周边，遥感、气象、气候变化等部门，为气候变化、环境监测、遥感应用等领域地面扬尘浓度数据提供检测手段。
在一实施例中，结合参照图1和图3，大气颗粒物单采样通道双参数监测仪包括样气通道20、在采样通道20的顶部设置的采样器10、串接在所述样气通道上的光散射模块30、以及主机40，其中主机内设有beta射线测量模块50和数据处理单元60，光散射模块通过通讯总线连接到主机，实现实时数据传输。
如图2所示，光散射模块30的入口31在上端，出口32在下端，串接在样气通道中，内部气路33用于光散射测量，样气经过采样器、光散射模块30后进入后续beta射线测量模块。
在工作过程中，样气通过采样器10过滤，进入样气通道，然后由光散射模块的上端入口进入，进入内部气路实现光散射法无损测量，然后样气进入主机，由beta射线测量模块50进行。
其中，光散射模块30用于利用光散射法测量pm10和pm2.5的比值，所述主机内的beta射线测量模块用于利用beta射线法测量pm10的浓度，数据处理单元用于根据比值和浓度计算pm2.5的浓度。
如图3所示，本发明的大气颗粒物单采样通道双参数监测仪的监测方法如下：
样气经过采样器后先进入光散射模块，由光散射模块测得pm10和pm2.5的比例关系k，该测量周期较短例如1分钟一次，然后由beta射线测量模块测量pm10的浓度，该测量周期较长例如1小时一次，然后数据处理单元60根据beta射线测量模块获得的pm10的浓度和在该测量周期内获得的比例关系k，计算pm,2.5的浓度。
优选地，比例关系k的修正方法如下：
a、测得标准方法pm10浓度值pm10beta；
b、光散射模块测得第1分钟pm10/pm2.5浓度相对值k1，光散射模块测得第2分钟pm10/pm2.5浓度相对值k2，光散射模块测得第n分钟pm10/pm2.5浓度相对值kn；
c、60min内测得n次浓度比值，最后k＝(k1+k2+.....)/n，或者通过迭代的方式计算kn＝(kn-1+kn)/2，n≥2；以及
d、计算pm2.5＝pm10beta*k或者pm2.5＝pm10beta*kn。
本方法充分利用beta方法及光散射方法原理、优点，测得出两种颗粒物浓度。本方法打破传统思维方式，非直接测量两种颗粒物浓度，而是一种高精度直接测量pm10，另一种测得比例关系，再计算出另一种颗粒物浓度，该比例关系是相对比值，测量此时现场气体充分反应两者实时关系，消除现场环境、测量设备、空气对流等其他因素对pm10、pm2.5影响，提高测量精度和可靠性，防止倒挂。
根据本发明的监测仪，气路部分将光散模块加入到管道内，并不影响beta方法正常使用，通过beta射线测量pm10，数据准确。
优选地，在beta测量模块中，通过在放射源前加一个衰减机构，通过一个自适应算法根据计数器的计数值调节衰减量在空白滤纸的gm计数器的读数和测量含尘滤纸gm计数器的读数达到相同的相应计数值。通过空白滤纸和含尘滤纸两种情况下的衰减量可获得颗粒物浓度。
在另一实施例中，光散射模块用于利用光散射法测量pm10和pm2.5的比值，所述beta测量模块用于利用beta射线法测量pm2.5的浓度，数据处理单元，用于根据比值和浓度计算pm10的浓度。
优选地，在所述beta测量模块下一次测出pm2.5浓度的测量周期内，所述数据处理单元根据所述光散射模块测得的实时比值，修正所述pm2.5的浓度和pm10的浓度并实时输出。
本发明的大气颗粒物双通道监测方法具有以下技术效果：
(一)1、计算方法新颖，独一无二；2、无需直接测量两种颗粒物浓度，间接计算获取，方法更有效，硬件部件减少；3、采样环节减少，降低标定、运维等环节的出错风险；4、融合beta射线法及光散射方法优点，弥补两者的不足。
(二)1、设备成本上大大减小，两台设备变为一台硬件，降低50％成本；2、运维简单、安装成本简化，人工费用降低；日常损耗件(纸带等)持续费用减免；3、平台系统软件开发简化，档案建立不必繁琐；4、管理部门更易管理，管理成本降低。5、更容易、便捷监测更多地方空气质量，为环境质量监测、提高提供更多的渠道。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。